负压舱能够保持舱内负压和新鲜空气流通,并将舱内空气处理后排出,是针对空气传播类传染疾病或生化战争的关键设备。移动式负压舱主要用于转运传染病人或沾染生化战剂的伤员,因此,面临更加复杂的工作环境,气压和温湿度变化、设备摩擦等因素影响,要求负压舱控制系统具有更好控制性能。负压舱控制系统面临两个挑战:一方面针对负压舱压力控制机理模型未见报道,另一方面,采用比例积分微分（Proportional Integral and Differential,PID）控制器无法获得期望的控制性能。本文针对上述问题,建立了负压舱控制系统的机理模型,针对传统PID控制效果不佳的问题,引入了跟踪微分器与PI控制结合,获得了更好的控制性能,并使用了改进的第三代非支配排序遗传算法（The third generation Nondominated Sorting Genetic Algorithm,NSGA-Ⅲ）进行控制器参数整定,搭建了负压舱控制系统原理样机,对系统进行了实验测试。具体工作如下:首先,设计了整个负压舱控制系统平台,完成了设备选型和调试,实验结果表明所设计的控制系统可在控制面板上实时监测舱内与舱外的压强差、舱内温湿度、电池电量、电机运转情况、系统响应曲线以及时间等等,实现了负压舱控制系统的基本功能。其次,根据物理学基本规律,得到气体阀口流动的运动方程,建立了负压舱系统的机理模型,并进行线性化得到系统的状态空间方程。在工作点附近用阶跃响应法辨识了系统阶次,采用逆M序列作为系统模型辨识的激励信号,采用最小二乘算法辨识了模型参数。进而通过变换得到控制系统的传递函数,模型阶跃响应与实验结果契合度较好。第三,针对负压舱控制系统的压差控制方案,采用MATLAB工具箱设计常规的PID控制算法,实验结果表明该参数无法得到期望控制效果。针对工程上非线性系统PID参数整定难题,采用改进的NSGA-Ⅲ算法通过参数的实验评价进行PID参数优化,改善了系统控制性能。第四,采用实验优化的PID参数,仍然无法获得均衡的动态和稳态性能,针对这一问题,本文引入了跟踪微分器来改善系统动态性能,同时采用PI控制保证系统稳态性能,并采用优化算法对控制参数进行了优化,得到了比较满意的控制性能。本文的创新工作包括:1)本文利用物理学基本规律,推导了负压舱压力差控制系统的机理模型,此前,未见该建模过程和模型的公开报道;2)本文研究结果表明,即使采用实验优化的PID参数仍然无法实现压差控制过程中动态性能和稳态性能的均衡,此前未见相关报道;3)本文提出采用跟踪微分器结合传统PI控制来兼顾压差控制过程中的动态性能和稳态性能,获得了比较理想的控制效果。